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アロワナ水槽のアクアコントローラーApexによる管理に向け、実施項目のひとつであった光学水位センサー(Optical Water Level Sensor)の取り付けを行いました。

IMG_3762_201601310142491dd.jpg


まずこの水位センサーですが、従来のフロートスイッチのような浮きによる物理的なオンオフではなく、プリズムとLED&光センサーによるオンオフを実現しています。なのでフロートスイッチと比べて圧倒的な感度の高さと耐久性を持っています。
クリスタルなピラミッド型のセンサーが美しいです。

欠点としては、LEDと光センサーを稼働させるために電源供給が必要となります。
私としては光学センサーとフロートセンサーを併用することで安全性を確保するようにしました。
万一、光学センサーの誤動作で水位検出ができなくなったとしても、フロートで物理的に水位検出し、注水を止めるという仕組みです。

それでは光学水位センサーの設置を始めてみたいと思います。

まずは別途入手した光学水位センサー用モジュール。中国から取り寄せました。
これを探し出し入手するのに随分時間がかかってしまいました。
4ピンのモジュラーが2つ装備されています。
1234と書いてある方は水位センサー用、GADVと書いてある端子は電源供給&アウトプットの端子です。

IMG_3763_201601310142485a7.jpg


家に転がっていた使っていないDC5VのACアダプターをぶった切って、電源供給の端子に接続しました。
回路の稼働を示す赤いランプが点きましたので、第一関門クリアです。
センサー側に埋め込まれているLEDは不可視光のようなので、センサーが光って見えることはありません。これならセンサー先端にコケが付く心配も無いようです。

IMG_3765.jpg


センサーをテストしてみます。まず水に浸かっていない状態では、5Vほどのアウトプットがあります。

IMG_3776.jpg


センサーのコップの水に浸けてみると、回路からのアウトプットはゼロ近くに落ちました。
水位センサーは間違いなく稼働しているようです。
このセンサーは水に浸かっていると通電(Closed)、水に浸かっていないと断線(Open)という仕様のようです。
テスト時は水から出しても雫が落ちきるまでは水の中と認識していたので、回路の上にある感度調整ダイヤルを回して調整し、感度を高めました。
水にちょっとでも触れた瞬間に通電状態になります。さすがは光学センサー、感度抜群です。

IMG_3777.jpg


プラスチックの箱に穴を明けて回路を格納しました。

IMG_3778.jpg


センサーフォルダーに装着。
下側に光学センサー、上側にフロートセンサーを装着しました。

IMG_3779_201601310143282ff.jpg

IMG_3780.jpg


ApexのBreakout Boxに接続。
ポートI6番にフロートセンサーを、I5番に光学センサーを接続しました。

IMG_3782.jpg



サンプ槽に設置。

IMG_3785.jpg

IMG_3784.jpg

この光学センサーの先端に、ちょびっとでも水が触れた瞬間にセンサーが反応します。
感度が良すぎるので、水面の揺らぎによってON/OFFを短時間に繰り返してしまう恐れがあります。なのでApexのプログラムで調整する必要があります。

Apexで設定を行います。
ApexのOutletセットアップで、バーチャルOutlet「V_OpticalSW」を作り、光学センサーが水に浸かったらOFF、浸かっていなかったらONとなるようにしました。

outlet_optical.png


RO浄水器を接続したOutletの設定です。
光学スイッチが水に浸かっていなかったら、RO浄水器のポンプに通電させ、注水を開始します。
その際、水面の揺らぎに過敏に反応しないように、Defer文を使ってスイッチが15秒間水に浸かった状態が続いたら注水を始めるようにプログラムしました。
フロートスイッチが水で浮いたら強制的に注水を止める文も追加しておきました。
水抜きのためのポンプ、アクアリフター(Outlet名:Lifter)が稼働している最中も注水はしません。
IconをSpigot(蛇口)にしたところも、細かいポイント

outlet_RO2.png



「Swx8_5」というのが、光学センサーが接続されているBreakout Boxのスイッチ。
サンプ槽の水を抜くと光学スイッチは水中から外に出るのでV_OpticalSWはONとなり、RO(浄水器)は稼働をはじめます。

dash_RO_ON.png


注水によって光学センサーに水が浸かると、Swx8_5はClosedとなります。
これによってV_OpticalSWもOFFとなり、RO浄水器は停止しました。
問題なく稼働しているようです。

dash_RO_OFF.png


これで水換えはフルオートになりました。
Apexに接続したアクアリフターで3時間おきに1日8回、排水をします。
以下は水抜きのためのバーチャルOutlet。
最後の一行はサンプ槽が満水になっていない状態で排水を開始させないための文です。

スクリーンショット 2016-01-31 16.57.47


排水を司るアクアリフターのプログラムは以下の通り。
バーチャルOutlet、V_WChangeとの組み合わせのより、AND条件を実現しています。
(Apexには論理演算子が使えないので、AND条件を成立させるためにはこのような工夫が必要となる)

スクリーンショット 2016-01-31 23.05.30



1日何%変えているかはまだ未測定ですが、おそらく10%から20%程度でしょうか。
1日8回の水換えなので、一気に水換えするより生体への負担は少ないと思います。
もっと細かく刻むこともできますが、機器に負担がかかるので今はこの程度にしておきます。


結構簡単にできあがりましたが、現時点でNeptune Apexを使ったDIYによる光学水位センサーの利用例はネットでは確認できなかったので、情報が全くない中での工作でした。

なのでこのDIYは世界初かな〜、なんて自己満足に浸っています

いずれNeptune Systemからリリースされる新製品のFMMモジュールで光学水位センサーが使えるようになるみたいですけど。

今回の工作でかかった費用は約3,000円程度でした。
Apexって本当に楽しいシステムだな〜。


IMG_3800.jpg

全てはこやつ、ミニティマちゃんのために〜。

IMG_3806.jpg


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コメント
この記事へのコメント
とっちさんこんにちは(^^)

電源を取る所からセッティングまでそこまで完璧にこなすなんてまさに神ですね!
ミニティマちゃんも肉付きが良くなって立派になられましたよね。
あとは点検を忘れずに!
2016/01/31(日) 17:00 | URL | no. #-[ 編集]
no.さん、こんにちは。とっちです。
コメントをいただきまして、ありがとうございます〜

> とっちさんこんにちは(^^)
>
> 電源を取る所からセッティングまでそこまで完璧にこなすなんてまさに神ですね!

いえいえ、神だなんて・・・単なる極私的な趣味の世界です^^
あと、これから日本でもApexユーザーが広がりそうなので、何かの参考になるかな、と思いまして。
備忘録に記しておきました^^

> ミニティマちゃんも肉付きが良くなって立派になられましたよね。

はい!
そうなんです。
ミニなアルティマでしたが、明らかに大きくなってきました。
これからが楽しみです^^

> あとは点検を忘れずに!

ですね。
機器に頼りすぎるのは危険ですから。
ありがとうございます!
2016/01/31(日) 17:18 | URL | とっち #-[ 編集]
おはようございます!

おぉ〜 光学式センサーですか〜
物理的なフロートも信用ないわけじゃ無いけど二重で他方式を採用するのは良いですね(^^

光学式のみだと、給電が途絶えた時にサンプが溢れちゃうかも(つД`)ノ

なんだか、私もやってみようと思わせるような記事ですが、ブツを探し出せなくて挫折しそう・・・・

海水だと、塩分濃度も条件に加えないとだから難しくなりそう(^^;;
でも、やってみたい・・・・w
2016/02/01(月) 08:47 | URL | ムコタマ #-[ 編集]
ムコタマさん、おはようございます。
レスが遅くなりました。
コメントをいただきましてありがとうございます〜

> おはようございます!
>
> おぉ〜 光学式センサーですか〜
> 物理的なフロートも信用ないわけじゃ無いけど二重で他方式を採用するのは良いですね(^^

そうなんです。
異なる方式のセンサーで二重化するというのは、安全面でとてもいいんじゃないかと思っています。
単に新しいモノ好きっていうのもありますが^^
あと光学式の感度はハンパないですよ。

> 光学式のみだと、給電が途絶えた時にサンプが溢れちゃうかも(つД`)ノ

光学式の欠点はそこですね。
なのでフロートとの組み合わせは必須かと。
こんなことができるのもApexならではですね^^

> なんだか、私もやってみようと思わせるような記事ですが、ブツを探し出せなくて挫折しそう・・・・

"Controller Sensor Water-level Detection Monitoring Module"
でググってみていただけると…Amazon、Aliexpress、ebayなどメジャーなマーケットで購入可能です。
無事に届くか、動作するかどうかは運次第かと…^^;
コントローラーとセットになっていたセンサーはコードが短くて使えませんでした^^;;

> 海水だと、塩分濃度も条件に加えないとだから難しくなりそう(^^;;
> でも、やってみたい・・・・w

海水の自動給水は、海水の作り置きが必要ですよね。
海水作りまで自動化したらすごいですけど、海外に実現した事例ないのかな?
アクアの世界は超越しちゃった人が結構いますからね^^
2016/02/03(水) 08:07 | URL | とっち #-[ 編集]
とっちさん こんにちは!

このセンサー手に入れて作業を開始しました(^^
でも、配線ミスでPM2がお亡くなりに。。

こんどはPM1に繋いでと思いますが、また壊しそうなので、、、、

図々しい質問ですが、とっちさんがどのように配線されたか教えてください。

(以下 ムコタマの配線)
1 →水位センサー
2 →水位センサー
3 →水位センサー
4 →水位センサー

V → 5V
D →BreakOut I1
A →BreakOut GND
G → GND

センサーの本体から出力があるとは思わずそのまま繋いだのでおそらくショートしたのかと(;;


2016/06/11(土) 11:54 | URL | ムコタマ #-[ 編集]
ムコタマさん、こんばんは。とっちです。
レスが遅くなり申し訳ありません!><

PM2、逝ってしまったのですか・・・。
この記事、もっと詳しく書いておけばよかったです。
しかし痛いですね・・・PM2。

で、配線なのですが当時の記憶がうる覚えで、配線もビニールコードでぐるぐるにしてしまっているので、とき解くことができない状況にあります。

中途半端な情報をお伝えして、またPM1が飛んでしまうと心配なのですが、くれぐれも自己責任でおこなってください。

拝見するかぎり、DとAの接続が間違えているような気がします。
ご存知かもしれませんがG/A/D/Vの端子の意味は、GND/AOUT/DOUT/VCCです。
V→5V、G→GNDは多分合っているので(基盤のLED点灯しますよね?)、あとはDOUTかAOUTのどちらかを使ってスイッチにするはずです。
記憶が曖昧なのですが、確かAOUT(Analog Output)を使ったような気がします。
GとAをテスターでつなぎ、基盤上のダイヤルで感度を調整してみてください。うまくいかなかった場合は、AOUTではなくDOUT(Digital Output)で試してみてください。

PM1への接続はその先で、ということで・・・^^;

> とっちさん こんにちは!
>
> このセンサー手に入れて作業を開始しました(^^
> でも、配線ミスでPM2がお亡くなりに。。
>
> こんどはPM1に繋いでと思いますが、また壊しそうなので、、、、
>
> 図々しい質問ですが、とっちさんがどのように配線されたか教えてください。
>
> (以下 ムコタマの配線)
> 1 →水位センサー
> 2 →水位センサー
> 3 →水位センサー
> 4 →水位センサー
>
> V → 5V
> D →BreakOut I1
> A →BreakOut GND
> G → GND
>
> センサーの本体から出力があるとは思わずそのまま繋いだのでおそらくショートしたのかと(;;
2016/06/14(火) 00:10 | URL | とっち #-[ 編集]
おはようございます!
ご返信ありがとうございました。(^^

DとAの挙動ですか、いわゆるリレー動作を想定してましたが、条件が整えば5Vを出力するという仕様・・・・(^^;;
しかも、テスター当てて分かったんですがその実現方法は極性変換で、プラスマイナスをDA間で切り替えるだけでした・・・・

うぅ、ディラーさんの注意書きをよく見れば良かったデス。

このセンサーの想定される使い方は、5V駆動の機器をセンサーオンオフにより、電源をオン、あるいはオフにするというものです。

Breakoutからの電流をそのままスルーさせるわけではないので、電圧及び電流を制御しないとダメかな?と思いますがムコタマの技量を超えるレベルなのでお手上げかもです(つД`)ノ

推測間違ってるかもですが (^^;;


2016/06/14(火) 07:36 | URL | ムコタマ #-[ 編集]
ムコタマさん、こんばんは。とっちです。
ブログ1ヶ月放置してバナー出しちゃうと、コメントは承認制になるのですね^^;;
知りませんでした。失礼いたしました!

ところでご質問の件ですが、ムコタマさんは私よりずっと電気にお詳しいようで^^;;
私なんかずっと適当にやっています。
ムコタマさんのご返信を拝読するに、私はかなりまぐれで成功したっぽいですね^^;;

でもPM2、本当に残念でしたね・・・。
そう簡単に入手できるものではないので、お察しいたします。

しかし忙しくてすっかりブログ放置しちゃいました。
そろそろ記事書こうかな・・・

> おはようございます!
> ご返信ありがとうございました。(^^
>
> DとAの挙動ですか、いわゆるリレー動作を想定してましたが、条件が整えば5Vを出力するという仕様・・・・(^^;;
> しかも、テスター当てて分かったんですがその実現方法は極性変換で、プラスマイナスをDA間で切り替えるだけでした・・・・
>
> うぅ、ディラーさんの注意書きをよく見れば良かったデス。
>
> このセンサーの想定される使い方は、5V駆動の機器をセンサーオンオフにより、電源をオン、あるいはオフにするというものです。
>
> Breakoutからの電流をそのままスルーさせるわけではないので、電圧及び電流を制御しないとダメかな?と思いますがムコタマの技量を超えるレベルなのでお手上げかもです(つД`)ノ
>
> 推測間違ってるかもですが (^^;;
2016/06/14(火) 22:18 | URL | とっち #-[ 編集]
このコメントは管理者の承認待ちです
2016/06/16(木) 07:40 | | #[ 編集]
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